Nota de prensa

Investigación de un choque galáctico

22 de Junio de 2011

Un equipo de científicos logró unir las piezas de la compleja y violenta historia del cúmulo de galaxias Abell 2744, apodado cúmulo de Pandora, usando telescopios espaciales y terrestres, incluyendo el Very Large Telescope de ESO en Chile y el Telescopio Espacial Hubble. Abel 2744 parece ser el resultado del encuentro simultáneo de cuatro cúmulos de galaxias distintos, una compleja colisión que ha producido extraños efectos nunca antes observados de manera conjunta.

Cuando grandes cúmulos de galaxias chocan entre sí, el caos resultante es un tesoro de información para los astrónomos. Mediante el estudio de uno de los cúmulos en colisión más complejos e inusuales en el cielo, un equipo internacional de astrónomos consiguió armar las piezas de la historia de este choque cósmico que se prolongó durante 350 millones de años.

Julian Merten, uno de los científicos que lideró el nuevo estudio del cúmulo Abell 2744, explica: “Así como el investigador de un choque va uniendo las piezas que causaron un accidente, nosotros podemos usar las observaciones de estos múltiples choques cósmicos para reconstruir eventos que ocurrieron durante un período de cientos de millones de años. Esto nos revela cómo se formaron las estructuras en el Universo y cómo interactúan entre sí diferentes tipos de materia cuando se encuentran y chocan”.

“Lo bautizamos como el cúmulo de Pandora porque muchos fenómenos diferentes y extraños se desencadenaron a causa de la colisión. Algunos de estos fenómenos nunca antes habían sido observados”, agrega Renato Dupke, otro integrante del equipo.

Abell 2744 pudo ser estudiada como nunca antes gracias a la combinación de datos obtenidos con el Very Large Telescope de ESO en Cerro Paranal (Chile), el telescopio japonés Subaru, el Telescopio Espacial Hubble NASA/ESA, y el Observatorio espacial Chandra de Rayos-X de la NASA.

Las galaxias en el cúmulo son claramente visibles en las imágenes del VLT y el Hubble. Si bien las galaxias son brillantes, solo se puede apreciar el 5% de su masa. El resto es gas (cerca de un 20%), que por su alta temperatura sólo emite rayos-X, y energía oscura (cerca de un 75%), que es completamente invisible. Para comprender lo que ocurre en esta colisión el equipo necesitó trazar un mapa de las posiciones de todos los tipos de masa en Abell 2744.

La materia oscura es particularmente escurridiza ya que no emite, absorbe o refleja luz (de ahí su nombre), sino que sólo se hace perceptible a través de su atracción gravitacional. Para marcar con exactitud la ubicación de esta misteriosa substancia, el equipo aprovechó un fenómeno conocido como lente gravitacional, que corresponde a la curvatura de los rayos de luz provenientes de galaxias distantes al pasar a través de campos gravitacionales presentes en el cúmulo. El resultado es una serie de reveladoras distorsiones en las galaxias del fondo observadas con el VLT y el Hubble. Trazando cuidadosamente la forma en que estas imágenes son distorsionadas, es posible trazar un mapa bastante preciso de la ubicación de la materia oscura.

Comparativamente, encontrar el gas caliente en el cúmulo es mucho más simple ya que el Observatorio espacial Chandra de Rayos-X puede observarlo directamente. Estas observaciones no sólo son cruciales para determinar dónde está el gas, sino también para mostrar el ángulo y la velocidad a la que chocan los diferentes componentes del cúmulo.

Cuando los astrónomos revisaron los resultados se encontraron con varios rasgos curiosos: “Abell 2744 parece haberse formado a partir de cuatro cúmulos diferentes involucrados en una serie de colisiones durante un período de unos 350 millones de años. La complicada e irregular distribución de los diferentes tipos de materia es extremadamente inusual y fascinante”, dice Dan Coe, el otro autor principal del estudio.

Al parecer la compleja colisión ha separado parte del gas caliente y la materia oscura, por lo que éstas ahora se encuentra separadas una de la otra y de las galaxias visibles. El cúmulo de Pandora combina varios fenómenos que solamente han podido ser observados de manera aislada en otros sistemas.

Cerca del centro del cúmulo hay una “bala”, donde el gas de un cúmulo colisiona con el gas de otro, creando una onda de choque. La materia oscura pasa a través de la colisión sin ser afectada [1].

En otra parte del cúmulo parece haber galaxias y materia oscura, pero no gas. El gas puede haber sido eliminado durante la colisión, dejando atrás sólo una débil estela.

Características incluso más extrañas yacen en las partes exteriores del cúmulo. Una región contiene una gran cantidad de materia oscura, pero no posee galaxias luminosas ni gas caliente. Una nube de gas que se encuentra separada fue eyectada, la que precede en lugar de seguir a la materia oscura asociada. Esta caótica distribución podría estar insinuando a los astrónomos algo sobre el comportamiento de la materia oscura y cómo los variados ingredientes del Universo interactúan entre sí.

Los cúmulos de galaxias son las mayores estructuras en el cosmos; contienen literalmente trillones de estrellas. La manera en que se forman y se desarrollan a través de repetidas colisiones tiene profundas consecuencias en nuestra comprensión del Universo. Los estudios sobre el cúmulo de Pandora, el más complejo y fascinante en su tipo encontrado hasta ahora, continúan avanzando.

Notas

[1] Este efecto ha sido observado previamente en ciertas colisiones de cúmulos de galaxias, incluyendo el original “cúmulo de la Bala”.

Información adicional

Este estudio es presentado en el artículo “Creation of cosmic structure in the complex galaxy cluster merger Abell 2744”, publicado en la revista científica Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

El equipo está compuesto por J. Merten (Institute for Theoretical Astrophysics, Heidelberg, Alemania; INAF-Osservatorio Astronomico di Bologna, Italia), D. Coe (Space Telescope Science Institute, Baltimore, Estados Unidos), R. Dupke (University of Michigan, Estados Unidos; Eureka Scientific, Estados Unidos; National Observatory, Rio de Janeiro, Brasil), R. Massey (University of Edinburgh, Escocia), A. Zitrin (Tel Aviv University, Israel), E.S. Cypriano (Universidad de Sao Paulo, Brasil), N. Okabe (Academia Sinica Institute of Astronomy and Astrophysics, Taiwan), B. Frye (University of San Francisco, Estados Unidos), F. Braglia (University of British Columbia, Canadá), Y. Jimenez-Teja (Instituto de Astrofísica de Andalucía, Granada, España), N. Benitez (Instituto de Astrofísica de Andalucía), T. Broadhurst (Universidad del País Vasco, España), J. Rhodes (Jet Propulsion Laboratory/Caltech, Estados Unidos), M. Meneghetti (INAF-Osservatorio Astronomico di Bologna, Italia), L. A. Moustakas (Caltech), L. Sodre Jr. (Universidad de Sao Paulo, Brasil), J. Krick (Spitzer Science Center/IPAC/Caltech, Estados Unidos) y J. N. Bregman (University of Michigan).

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Enlaces

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Esta es una traducción de la nota de prensa de ESO eso1120.